大倒悬度双曲砌石拱坝的施工技术与施工质量控制

陈能乡

（福建省尤溪县水利局，福建尤溪 365100）

1 工程概况

福建尤溪县南溪水库系高州溪流域的龙头水库,属中型三等工程,永久性主要水工建筑物为三级建筑物。工程以灌溉为主、兼有发电防洪、养殖和旅游等综合利用效益,水库具有不完全多年调节能力。水库库容为1280万m3,灌溉农田8600亩，调节电站装机容量13.6 MW。大坝为M10沙浆砌条石拱细石混凝土砌腹石，最大坝高 39.8m。底厚9.4m，顶厚2.5 m，拱坝弧长128.62 m。工程1997年立项并于当年动工，2000年3月封堵蓄水。

南溪水库是一座以灌溉为主、发电和增加下游梯级电能的综合利用的中型水库，属三等工程，坝址以上集雨面积41.4km2，水库总库容1280万m3。

其中大倒悬度双曲砌石拱坝，坝顶高程828.50m，最大坝高 39.8m，顶拱厚度 2.5m，底拱厚度9.4m，厚度比0.242，坝体采用100#二级配混凝土砌块石，上下游拱面均采用100#水泥砂浆砌条石并深勾缝。

右岸重力墩墩底高程 806.75m，墩顶高程829.40m，高22.65m，墩顶宽8m，长22m。重力墩和山体的连接采用均质土坝刺墙连接。

左岸重力墩沿各层拱切线布置，墩底高程810.50m，高19.5m，墩顶宽4.5m，长32.5m。由于Ⅴ形和右岸山脊地形限制，双曲拱坝左岸1/3坝高处最大倒悬度达 0.425，施工时采用 Ф12钢筋网200×200加砌300×300×800条石。

2 施工中的主要问题及解决措施

（1）左、右岸重力墩底高程的确定。由于南溪水库工程地质复杂，特别是左右岸均无较好的基岩出露，两岸覆盖层较厚，左岸厚达10m左右。

通过12个钻孔与240m左右的水平地质探洞探井分析确定，左、右岸重力墩底高程分别定为806m与816m。

（2）拱坝设计。在施工中由于坝体倒悬度较大，对施工造成一定难度。在高程 808.00m至 813.00m的这一坝高段的坝体外形两岸形成突变点。

经设计单位复核后认为应力未超过坝体的使用应力标准。两岸坝体倒悬度局部偏大，岸边与重力墩接触点最大倒悬度达0.425，采用Ф8＠40的钢筋网在每层腹石砌筑面上设置。

另拱坝顶交通桥当地群众要求行使农用车，桥面宽度从原来设计的2.0m拓宽至2.5m。原设计拱坝为变半径变中心角的等截面圆弧拱，后变更设计为三圆心变厚双曲砌石拱坝。

（3）拱坝基础开挖。因河床局部建基面受绿泥石风化的影响，比原设计建基面降低1.8m。

右岸重力墩基础地质条件较完整，比原设计建基面提高0.5～2.37m。左岸重力墩局部基础风化较深，比原设计建基面降低0.6～2.5m。均用C15混凝土回填，并对两岸重力坝端处上下游各增加一排固结灌浆处理。

3 大倒悬度条石砌筑及其质量控制

3.1 大倒悬度条石砌筑工艺

该工程受V型地形限制，根据三心变厚双曲拱坝的平面布置，在双曲拱坝左岸1/3坝高处最大倒悬度达 0.425。因此，在施工中采用 Ф12钢筋网200×200加砌300×300×800条石进行施工。条石砌筑质量主要受砂浆和灰缝影响，而灰缝又受条石尺寸和条石砌筑工艺的影响。因此，必须选择一定规格尺寸的条石，否则造成灰缝大小不一，给条石勾缝带来困难，从而影响防渗效果。

该工程中倒悬度较大，施工难度较大，对大倒悬度条石砌筑工艺的要求较高。这是因为坝体不同部位、不同高程的倒悬度不同，所以在条石砌筑时除应满足平面和高程要求外，还应保持水平和竖直灰缝大小基本一致，且应满足设计和规范要求。

勾缝太窄不便施工操作，砂浆太宽易脱落。施工过程中，条石座浆后，应对其进行反复敲打或挤压，以保证底部砂浆密实度、灰缝大小达到设计要求。在座浆初凝前应完成竖缝灌浆，并反复插捣，直到返浆。上层条石砌筑也应在竖缝砂浆初凝前座浆，否则应清除条石表面多余砂浆，待竖缝砂浆强度达到规定强度后再砌上层条石[2]。

倒悬度不大于0.3时，采用倾斜安砌法施工，大于0.3时将每 面石挑出3～6cm后仍按倾斜法安砌。大倒悬度坝段施工时应采用必要的临时支撑，避免下游面产生拉应力，保证施工安全。

该工程大倒悬度坝段做法是在每层腹石砌筑面上设置Ф8＠40的钢筋网，钢筋网分片制作，并以点焊固定。在腹石砌筑铺浆时，应将预先就位的钢筋网垫起。

当铺浆为二级配混凝土时，其厚度应达到100cm。其他施工要求与普通钢筋混凝土构件相同[3]。拱圈条石长度不小于 80 cm，条石按施工水平层的不同高度和倒悬度进行编号开采并修整，条石按编号就位座浆，使各层拱圈保持在同水平施工。同时在两岸上游侧及时回填粘土，最大限度的避免下游面产生拉应力。

3.2 条石砌筑质量控制措施

3.2.1 原材料质量控制

选用新鲜、坚硬、无剥落层、无裂缝石料。块石为厚度大于20cm、长宽各为厚度的2倍以上，上、下两面大致平行、无尖角、无薄边的石块，条石应呈长条形，表面凹凸不超过30mm。石料砌筑前用压力水冲洗洁净，保持湿润状态。

水泥、砂碎石骨料按规定要求分期分批抽样检测，不合格品坚决拒用。其他材料在取得可靠合格证明后才采购进场。有保质期限材料在保质期内使用。

3.2.2 胶凝材料质量控制

水泥砂浆配合比由有资质试验室预先试验提供，现场采用电子计量器精确称重。水泥砂浆定期在拌和机口出料时间的始末各取一个试样，测定其湿容重，其前后差值每立方米不得大于35kg。同一标号砂浆试件的数量，28天龄期的每200m3砌体取成型试件一组3个。

3.2.3 施工工艺质量控制

将砌筑面浮浆、残渣及其他杂物彻底清理，工作面冲洗干净并保持湿润。保证足够的铺浆厚度，摊铺水泥砂浆应保证面石有一定的下沉幅度。

石块安砌坝腹采用立砌，石料务求自身稳定，块石之间留有足够间隙，防止面线接触。同层砌体大致砌平，力求缩小相邻石块高差，以利上下层座浆结合紧密及相互错缝；块石面边缘砌缝应顺直、整齐、牢固，外露面应选用较整齐的石块[4]。

3.2.4 条石质量检查及评定

条石日常砌筑过程中，严格按有关规范、规程及设计要求施工。现场质检人员、施工技术人员定时或不定时随机撬石或做插钎灌水检查，发现不符合要求的坚决进行返工。主要检查内容如下：

（1）浆砌条石砌体质量检查应包括：外观检查：砌体砌筑面的平整度和勾缝质量、石块嵌挤的紧密度、缝隙砂浆的饱满度、沉降缝贯通情况等的外观质量检查[5]。

（2）块石砌筑的尺寸和位置的允许偏差检查：其检查方法按GB 50203-98表6.1.6的规定执行。

（3）干砌块石砌体质量检查应包括外观检查：砌体砌筑面的平整度和勾缝质量、石块嵌挤的紧密度、缝隙砂浆的饱满度、沉降缝贯通情况等的外观质量检查。

4 结 语

大倒悬度双曲砌石拱坝是一种变圆心和变半径的坝体，在平面上弯成拱形,且悬臂梁为弯曲形，在坝高的 1/3～1/5 处向上游凸出形成双向弯曲的壳体[1]。

双曲拱坝具有水平拱和竖直拱的双重作用，可减小梁的弯矩，增大梁轴力增，改善坝体应力状态，使材料得到充分利用，节约材料。

双曲砌石拱坝具有稳定性好、抗震性能强、承载力大、体积小、造价低、运行可靠及施工技术容易掌握等优点，因此，双曲砌石拱坝在我国得到了广泛的应用。

南溪水库2000年3月蓄水运行，10年来工程运行正常，并显示了设计的合理。

[1]郑惠文.浆砌石双曲拱坝施工技术[J].山西建筑,2004,(03）

[2]王峰山,熊俐群.东留电站浆砌石坝防渗施工[J].小水电,2000,(12)

[3]吴留松.大坡度拱坝施工初探[J].水利科技,1999,(03)

[4]崔 雷,周平记.浆砌石双曲拱坝施工技术及质量控制[J].水利水电技术,2004,(05)

[5]韩宏祥.浆砌石双曲拱坝施工方法及质量控制技术探讨[J].陕西水利,2010,(05)